JPH0633459B2 - 複合炭素被膜およびその作製方法 - Google Patents
複合炭素被膜およびその作製方法Info
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- JPH0633459B2 JPH0633459B2 JP63054467A JP5446788A JPH0633459B2 JP H0633459 B2 JPH0633459 B2 JP H0633459B2 JP 63054467 A JP63054467 A JP 63054467A JP 5446788 A JP5446788 A JP 5446788A JP H0633459 B2 JPH0633459 B2 JP H0633459B2
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- film
- specific resistance
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は摩擦を生じる表面、特に摩擦により静電気を生
じる表面に関するものである。
じる表面に関するものである。
「従来の技術」 従来より物体と物体とが擦れ合う部分には摩擦による摩
耗を少なくするものとして種々の耐摩耗材料が考えられ
て使用されている。
耗を少なくするものとして種々の耐摩耗材料が考えられ
て使用されている。
それらの耐摩耗材料の中には摩擦により静電気を生じる
表面に使用されているものもある。
表面に使用されているものもある。
このような摩擦により静電気を生じる表面に使用される
耐摩耗材料は耐摩耗性という特性の他に摩擦により生じ
た静電気が材料表面に蓄積しないように導電性を有する
ことが必要である。このような性質を持つ耐摩耗材料を
必要とするものの一例として密着型イメージセンサを挙
げることができる。
耐摩耗材料は耐摩耗性という特性の他に摩擦により生じ
た静電気が材料表面に蓄積しないように導電性を有する
ことが必要である。このような性質を持つ耐摩耗材料を
必要とするものの一例として密着型イメージセンサを挙
げることができる。
第９図に従来の密着型イメージセンサの断面図を示す。
透光性基板(1)上に光センサ素子(2)が設けられ、さらに
その上に透光性保護膜(3)が形成され、その透光性保護
膜上に接着層(4)、ＩＴＯからなる透明電極(5)、光セン
サ素子を原稿との摩擦から保護する表面保護層としての
ガラス板(6)を積層したものである。
透光性基板(1)上に光センサ素子(2)が設けられ、さらに
その上に透光性保護膜(3)が形成され、その透光性保護
膜上に接着層(4)、ＩＴＯからなる透明電極(5)、光セン
サ素子を原稿との摩擦から保護する表面保護層としての
ガラス板(6)を積層したものである。
密着型イメージセンサは入射窓(7)を通った入射光(8)を
原稿(9)に照射し、その照射による原稿からの反射光(1
0)を光センサ素子(2)に入射させることにより原稿の画
像を読みとるものであり、この画像の読み取りの際に
は、原稿をガラス面に密着させながら移動させるもので
ある。
原稿(9)に照射し、その照射による原稿からの反射光(1
0)を光センサ素子(2)に入射させることにより原稿の画
像を読みとるものであり、この画像の読み取りの際に
は、原稿をガラス面に密着させながら移動させるもので
ある。
従ってこの原稿の移動に伴ってガラス面と原稿との間に
は摩擦が生じ、この摩擦による静電気がガラス表面に発
生することになる。この摩擦による静電気が光センサ素
子に及ぼす影響を少なくするためにＩＴＯよりなる透明
電極(5)をガラス面に接して設け、その透明電極を接地
電極として静電気の蓄積を防いでいた。
は摩擦が生じ、この摩擦による静電気がガラス表面に発
生することになる。この摩擦による静電気が光センサ素
子に及ぼす影響を少なくするためにＩＴＯよりなる透明
電極(5)をガラス面に接して設け、その透明電極を接地
電極として静電気の蓄積を防いでいた。
そして上記のガラス板の他に耐摩耗性のあるものとして
Si3N4,Al2O3,SiO2などの蒸着膜、有機系のナイロン12、
PET(ポリエステル)、PEEK（ポリ・エーテル・エーテル
・ケトン）、アクリル、ポリカーボネート、シリコンな
どのフィルム材やコーディング材等が考えられてきた。
Si3N4,Al2O3,SiO2などの蒸着膜、有機系のナイロン12、
PET(ポリエステル)、PEEK（ポリ・エーテル・エーテル
・ケトン）、アクリル、ポリカーボネート、シリコンな
どのフィルム材やコーディング材等が考えられてきた。
また、従来より耐摩耗性、高平滑性、絶縁性及び高熱伝
導性等の多くの特性を有する材料として炭素膜が知られ
ており、その炭素膜をコーティングする技術としては特
願昭56- 146930が知られている。
導性等の多くの特性を有する材料として炭素膜が知られ
ており、その炭素膜をコーティングする技術としては特
願昭56- 146930が知られている。
しかしながら前述したイメージセンサのガラス面には耐
摩耗性を有しているとはいうものの、原稿との摩擦によ
り傷が生じ易いという問題があった。多くの場合、傷の
幅が１μｍ以下の微細な傷であり画像読み取りにはほと
んど影響はないものであるが、原稿面上の極端な凹凸、
ホチキスなどの金具等が原稿にある場合には大きな傷と
なってしまい、特に上述した有機系の材料の場合にはこ
の傷が幅40〜 200μｍにも達し、画像の読み取りに大き
く影響を与えてしまっていた。
摩耗性を有しているとはいうものの、原稿との摩擦によ
り傷が生じ易いという問題があった。多くの場合、傷の
幅が１μｍ以下の微細な傷であり画像読み取りにはほと
んど影響はないものであるが、原稿面上の極端な凹凸、
ホチキスなどの金具等が原稿にある場合には大きな傷と
なってしまい、特に上述した有機系の材料の場合にはこ
の傷が幅40〜 200μｍにも達し、画像の読み取りに大き
く影響を与えてしまっていた。
現在の密着型イメージセンサに使用されているガラスは
上記の傷の幅が最も小さいものとして用いられているも
のであるが、ホチキスの付いた原稿を使用してしまい原
稿を送るためのローラとガラス板との間にホチキスを挟
んでしまうような事故は必ず起きるものであることを考
えた場合、密着型イメージセンサの表面保護層にはガラ
ス板以上の耐摩耗性のある材料が望まれている。そして
同時に前述したようにその耐摩耗性のある材料に導電性
が付与されていることも望まれている。
上記の傷の幅が最も小さいものとして用いられているも
のであるが、ホチキスの付いた原稿を使用してしまい原
稿を送るためのローラとガラス板との間にホチキスを挟
んでしまうような事故は必ず起きるものであることを考
えた場合、密着型イメージセンサの表面保護層にはガラ
ス板以上の耐摩耗性のある材料が望まれている。そして
同時に前述したようにその耐摩耗性のある材料に導電性
が付与されていることも望まれている。
また密着型イメージセンサーに現在用いられているガラ
ス板は導電性がないためにガラス板にＩＴＯからなる電
極を密着させることでガラス表面に静電気を蓄積させな
いようにしなければならず、ガラス板の厚みが極めて薄
いものでも５μｍ程度と厚いうえにＩＴＯの電極を付け
なければならないため、原稿からの反射光にも影響を与
えてしまっている。つまり反射光は原稿から光センサ素
子に到るまでの間にガラスやＩＴＯ等があるとその中で
吸収、散乱されてしまうため、ガラスやＩＴＯはなるべ
く薄い方が良いからである。
ス板は導電性がないためにガラス板にＩＴＯからなる電
極を密着させることでガラス表面に静電気を蓄積させな
いようにしなければならず、ガラス板の厚みが極めて薄
いものでも５μｍ程度と厚いうえにＩＴＯの電極を付け
なければならないため、原稿からの反射光にも影響を与
えてしまっている。つまり反射光は原稿から光センサ素
子に到るまでの間にガラスやＩＴＯ等があるとその中で
吸収、散乱されてしまうため、ガラスやＩＴＯはなるべ
く薄い方が良いからである。
本発明は上記の密着型イメージ・センサに見られるよう
な摩擦により摩耗を生じる部分及び摩擦により静電気が
生じるような部分に対して好適な、耐摩耗性及び導電性
を有した材料を目的として成されたものである。
な摩擦により摩耗を生じる部分及び摩擦により静電気が
生じるような部分に対して好適な、耐摩耗性及び導電性
を有した材料を目的として成されたものである。
本発明は炭素または炭素を主成分とする被膜形成時に高
周波エネルギーと反応圧力を変化させることで、形成さ
せた被膜のビッカース硬度及び比抵抗を大きく変えるこ
とが可能であり、加えて硬度の大きな電気絶縁性の大き
な被膜から硬度の小さいかつ電気導電性の大きな被膜ま
でを作製させることが可能であるという知見に基づいて
成されたものである。
周波エネルギーと反応圧力を変化させることで、形成さ
せた被膜のビッカース硬度及び比抵抗を大きく変えるこ
とが可能であり、加えて硬度の大きな電気絶縁性の大き
な被膜から硬度の小さいかつ電気導電性の大きな被膜ま
でを作製させることが可能であるという知見に基づいて
成されたものである。
本発明は上記の目的を達成するためビッカース硬度が10
00Kg/mm2以下を有し、比抵抗が10２〜10-6Ω・cmである
炭素または炭素を主成分とする第１の被膜とビッカース
硬度が2000Kg/mm2以上を有し、比抵抗が10７〜1013Ω・
cmである炭素または炭素を主成分とする第２の被膜とを
積層させた構造を有した複合炭素被膜を作製したことに
ある。
00Kg/mm2以下を有し、比抵抗が10２〜10-6Ω・cmである
炭素または炭素を主成分とする第１の被膜とビッカース
硬度が2000Kg/mm2以上を有し、比抵抗が10７〜1013Ω・
cmである炭素または炭素を主成分とする第２の被膜とを
積層させた構造を有した複合炭素被膜を作製したことに
ある。
即ち比抵抗が１×10２〜１×10-6Ω・cm好ましくは１×
10-3〜５×10-5Ω・cmと小さくかつビッカース硬度が10
00Kg/mm2以下好ましくは500 〜700Kg/mm２の炭素または
炭素を主成分とする第１の被膜に導電性を与えて、第１
の被膜に積層させた比抵抗として10７〜1013Ω・cm好ま
しくは１×10８〜５×1011Ω・cmの大きさを持つ第２の
被膜に生じた静電気を第２の被膜表面に蓄積させないよ
うにすると共に第２の被膜にはビッカース硬度が2000Kg
/mm2以上好ましくは3000Kg/mm2〜5000Kg/mm2理想的には
6500Kg/mm2というダイヤモンドに類似の硬さを持たせた
炭素または炭素中に水素ハロゲン元素が25原子％以下ま
たはIII価またはＶ価の不純物が５原子％以下、また窒
素がＮ／Ｃ≦0.05の濃度に添加された炭素を主成分とす
る被膜により耐摩耗性を与えたものである。
10-3〜５×10-5Ω・cmと小さくかつビッカース硬度が10
00Kg/mm2以下好ましくは500 〜700Kg/mm２の炭素または
炭素を主成分とする第１の被膜に導電性を与えて、第１
の被膜に積層させた比抵抗として10７〜1013Ω・cm好ま
しくは１×10８〜５×1011Ω・cmの大きさを持つ第２の
被膜に生じた静電気を第２の被膜表面に蓄積させないよ
うにすると共に第２の被膜にはビッカース硬度が2000Kg
/mm2以上好ましくは3000Kg/mm2〜5000Kg/mm2理想的には
6500Kg/mm2というダイヤモンドに類似の硬さを持たせた
炭素または炭素中に水素ハロゲン元素が25原子％以下ま
たはIII価またはＶ価の不純物が５原子％以下、また窒
素がＮ／Ｃ≦0.05の濃度に添加された炭素を主成分とす
る被膜により耐摩耗性を与えたものである。
また上記の比抵抗を小さくして導電性を与えた第１の被
膜を上記のダイヤモンドに類似の硬さを与えた第２の被
膜で挟んだ第１図に示す構造にしても良い。この構造を
持つ被膜を被形成面上に形成させることにより被形成面
に接している第２の被膜が絶縁性であるため、被形成面
に対して電気的保護の役割をすると共に被形成面中の不
純物が第１の被膜に混入することを防ぐことができる。
膜を上記のダイヤモンドに類似の硬さを与えた第２の被
膜で挟んだ第１図に示す構造にしても良い。この構造を
持つ被膜を被形成面上に形成させることにより被形成面
に接している第２の被膜が絶縁性であるため、被形成面
に対して電気的保護の役割をすると共に被形成面中の不
純物が第１の被膜に混入することを防ぐことができる。
第１の被膜あるいは第２の被膜は、被膜中において硬度
及び比抵抗を一定にする場合と、被膜中において硬度の
小さい膜から大きい膜（比抵抗の大きい膜から小さい
膜）を何層かに別けて第２図（Ａ）に示すように積層さ
せて被膜とする場合と、第２図（Ｂ）に示すように硬度
を連続的に変えて、単層の中で硬度が連続的に変化した
被膜とする場合が可能である。本発明の被膜はこれらの
構造を持った第１の被膜あるいは第２の被膜を任意に組
合わせて積層させたものである。つまり一定の硬度を持
つ第２の被膜を一定の硬度を持った第２の被膜で挟んで
第３図（Ａ）及び（Ｂ）に示すような膜厚と硬度及び膜
厚と比抵抗との関係を持つ被膜も可能であり、また、第
１の被膜及び第２の被膜をそれぞれの被膜中で硬度及び
比抵抗が連続的に変化したものとして第４図（Ａ）及び
（Ｂ）に示す被膜とすることも可能である。
及び比抵抗を一定にする場合と、被膜中において硬度の
小さい膜から大きい膜（比抵抗の大きい膜から小さい
膜）を何層かに別けて第２図（Ａ）に示すように積層さ
せて被膜とする場合と、第２図（Ｂ）に示すように硬度
を連続的に変えて、単層の中で硬度が連続的に変化した
被膜とする場合が可能である。本発明の被膜はこれらの
構造を持った第１の被膜あるいは第２の被膜を任意に組
合わせて積層させたものである。つまり一定の硬度を持
つ第２の被膜を一定の硬度を持った第２の被膜で挟んで
第３図（Ａ）及び（Ｂ）に示すような膜厚と硬度及び膜
厚と比抵抗との関係を持つ被膜も可能であり、また、第
１の被膜及び第２の被膜をそれぞれの被膜中で硬度及び
比抵抗が連続的に変化したものとして第４図（Ａ）及び
（Ｂ）に示す被膜とすることも可能である。
本発明はビッカース硬度が1000Kg/mm2以下好ましくは 5
00〜700Kg/mm２、比抵抗が10２〜10-6Ω・cm好ましくは
１×10-3〜５×10-5Ω・cmの炭素または炭素を主成分と
する被膜（第１の被膜）を接地電極に接した被形成面に
おいて形成させ、ビッカース硬度が2000Kg/mm2以上好ま
しくは3000〜5000Kg/mm2、比抵抗が10７〜1013Ω・cm好
ましくは１×10８〜５×1011Ω・cmの炭素または炭素を
主成分とする被膜（第２の被膜）を高周波印加電極に接
した被形成面において形成させた。これはプラズマ中の
電子が高周波印加電極に蓄積させることにより、高周波
印加電極の近傍においてセルフバイアスが生じるために
正イオン（例えばＨ＋）が高周波印加電極に向かって加
速されることになるので、高周波印加電極に接して被形
成面を設ければ、加速された正イオンが形成中の炭素ま
たは炭素を主成分とする被膜に衝突することでＣ＝Ｃの
ような二重結合を有する炭素の割合が減りＣ−Ｃの結合
を有する炭素が増加したり、あるいは炭素原子に結合し
てしいる水素原子がなくなることによりSP２混成軌道を
持ついわゆる三方炭素やSP混成軌道を持ついわゆる二方
炭素がなくなりSP３混成軌道を持ったいわゆる四方炭素
の割合が増すことになるため、高周波印加電極に接した
被形成面にはダイヤモンドに類似した硬さを持った炭素
または炭素を主成分とする被膜が形成されまた、形成さ
れやすいのである。
00〜700Kg/mm２、比抵抗が10２〜10-6Ω・cm好ましくは
１×10-3〜５×10-5Ω・cmの炭素または炭素を主成分と
する被膜（第１の被膜）を接地電極に接した被形成面に
おいて形成させ、ビッカース硬度が2000Kg/mm2以上好ま
しくは3000〜5000Kg/mm2、比抵抗が10７〜1013Ω・cm好
ましくは１×10８〜５×1011Ω・cmの炭素または炭素を
主成分とする被膜（第２の被膜）を高周波印加電極に接
した被形成面において形成させた。これはプラズマ中の
電子が高周波印加電極に蓄積させることにより、高周波
印加電極の近傍においてセルフバイアスが生じるために
正イオン（例えばＨ＋）が高周波印加電極に向かって加
速されることになるので、高周波印加電極に接して被形
成面を設ければ、加速された正イオンが形成中の炭素ま
たは炭素を主成分とする被膜に衝突することでＣ＝Ｃの
ような二重結合を有する炭素の割合が減りＣ−Ｃの結合
を有する炭素が増加したり、あるいは炭素原子に結合し
てしいる水素原子がなくなることによりSP２混成軌道を
持ついわゆる三方炭素やSP混成軌道を持ついわゆる二方
炭素がなくなりSP３混成軌道を持ったいわゆる四方炭素
の割合が増すことになるため、高周波印加電極に接した
被形成面にはダイヤモンドに類似した硬さを持った炭素
または炭素を主成分とする被膜が形成されまた、形成さ
れやすいのである。
また逆に接地電極側ではプラズマ中の電子が蓄積されて
ないためセルフバイアスも生ぜず、従って形成中の被膜
への正イオンの衝突もないため上記のような正イオンに
よる効果もなく、三方炭素や二方炭素あるいはＣ＝Ｃの
ような二重結合を持った炭素被膜が形成されるためビッ
カース硬度の低い比抵抗の小さな被膜になってしまうの
である。
ないためセルフバイアスも生ぜず、従って形成中の被膜
への正イオンの衝突もないため上記のような正イオンに
よる効果もなく、三方炭素や二方炭素あるいはＣ＝Ｃの
ような二重結合を持った炭素被膜が形成されるためビッ
カース硬度の低い比抵抗の小さな被膜になってしまうの
である。
本発明における硬度及び比抵抗の変化した被膜を作る場
合には、被膜形成の際の反応圧力を減少させる方法、高
周波エネルギーを増加させる方法、添加物気体の添加量
を変化させる方法及び上記３つの方法を２つまたは３つ
組合わせる方法をとった。これは被膜形成に使用する炭
化水素化物気体の圧力を減少させることにより単位体積
中に含まれる炭化水素化物気体分子の個数が減少するた
め、相対的に気体を分解するために加えられている高周
波エネルギーの出力が大きくなりプラズマ中の電子が増
大して高周波印加電極に蓄積されるため前記したセルフ
バイアスが増大するということに基づくものである。
合には、被膜形成の際の反応圧力を減少させる方法、高
周波エネルギーを増加させる方法、添加物気体の添加量
を変化させる方法及び上記３つの方法を２つまたは３つ
組合わせる方法をとった。これは被膜形成に使用する炭
化水素化物気体の圧力を減少させることにより単位体積
中に含まれる炭化水素化物気体分子の個数が減少するた
め、相対的に気体を分解するために加えられている高周
波エネルギーの出力が大きくなりプラズマ中の電子が増
大して高周波印加電極に蓄積されるため前記したセルフ
バイアスが増大するということに基づくものである。
また、高周波エネルギーの出力を増大させる方法がある
が、これは上述した如く、気体を分解するエネルギーが
増大するとプラズマ中の電子が増大するために、高周波
印加電極への電子の蓄積が増大してセルフバイアスが大
きくなることによるものである。
が、これは上述した如く、気体を分解するエネルギーが
増大するとプラズマ中の電子が増大するために、高周波
印加電極への電子の蓄積が増大してセルフバイアスが大
きくなることによるものである。
本発明に用いられる被形成面としては、ＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）、ＰＥＳ，ＰＭＭＡ．テフロ
ン、エポキシ、ポリイミド等の有機樹脂基体または金属
メッシュ状キャリア、紙等テープ状キャリア、ガラス、
金属、セラミック、半導体、磁気ヘッド用部材、磁気デ
ィスク等がある。
チレンテレフタレート）、ＰＥＳ，ＰＭＭＡ．テフロ
ン、エポキシ、ポリイミド等の有機樹脂基体または金属
メッシュ状キャリア、紙等テープ状キャリア、ガラス、
金属、セラミック、半導体、磁気ヘッド用部材、磁気デ
ィスク等がある。
以下に実施例と共に本発明を具体的に説明する。
第５図は本発明の炭素または炭素を主成分とする第１ま
たは第２の被膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置の
概要を示す。
たは第２の被膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置の
概要を示す。
炭化水素化物基体としてはエチレン（C2H4）、メタン系
炭化水素(CnH2n+2)等の気体または珪素を一部に含んだ
場合はテトラメチルシラン((CH3)4Si)をテトラエチルシ
ラン((C2H5)4Si)等が挙げられる。
炭化水素(CnH2n+2)等の気体または珪素を一部に含んだ
場合はテトラメチルシラン((CH3)4Si)をテトラエチルシ
ラン((C2H5)4Si)等が挙げられる。
図面において、ドーピング系(11)において、キャリアガ
スである水素を(12)より、反応性気体である炭化水素気
体例えばメタン、エチレンを(13)より、III価不純物の
ジボラン（水素希釈）(14)、Ｖ価不純物のアンモニアま
たはフィスヒンを(15)よりバルブ(16)、流量計(17)をへ
て反応系(18)中にノズル(19)より導入させる。このノズ
ルに至る前に、反応性気体の励起用にマイクロ波エネル
ギーを(20)で加えて予め活性化させることは有効であ
る。
スである水素を(12)より、反応性気体である炭化水素気
体例えばメタン、エチレンを(13)より、III価不純物の
ジボラン（水素希釈）(14)、Ｖ価不純物のアンモニアま
たはフィスヒンを(15)よりバルブ(16)、流量計(17)をへ
て反応系(18)中にノズル(19)より導入させる。このノズ
ルに至る前に、反応性気体の励起用にマイクロ波エネル
ギーを(20)で加えて予め活性化させることは有効であ
る。
反応系(18)には第１の電極(21)、第２の電極(22)を設け
た。一対の電極(21)、(22)間には高周波電源(23)、マッ
チングトランス(24)、直流バイアス電源(25)より電気エ
ネルギーが加えられ、プラズマが発生する。本発明では
第１の被膜を接地電極に接して置いた被形成面に、また
第２の被膜を高周波印加電極に接して置いた被形成面に
作成するための切換スイッチ３１及び３２を設けた。
た。一対の電極(21)、(22)間には高周波電源(23)、マッ
チングトランス(24)、直流バイアス電源(25)より電気エ
ネルギーが加えられ、プラズマが発生する。本発明では
第１の被膜を接地電極に接して置いた被形成面に、また
第２の被膜を高周波印加電極に接して置いた被形成面に
作成するための切換スイッチ３１及び３２を設けた。
本発明では第１の被膜を接地電極に接して置いた被形成
面に、また第２の被膜を高周波印加電極に接して置いた
被形成面に作製するため切換スイッチ３１及び３２を設
けた。
面に、また第２の被膜を高周波印加電極に接して置いた
被形成面に作製するため切換スイッチ３１及び３２を設
けた。
排気系(26)は圧力調整バルブ(27)、ターボ分子ポンプ(2
8)、ロータリーポンプ(29)をへて不要気体を排気する。
反応性気体には、反応空間(30)における圧力が0.001 〜
10torr代表的には0.01〜0.5torr の下で高周波もしくは
直流によるエネルギーにより0.1 〜5KW のエネルギーが
加えられる。
8)、ロータリーポンプ(29)をへて不要気体を排気する。
反応性気体には、反応空間(30)における圧力が0.001 〜
10torr代表的には0.01〜0.5torr の下で高周波もしくは
直流によるエネルギーにより0.1 〜5KW のエネルギーが
加えられる。
特に励起源が1GH2以上、例えば2.45GH２の周波数にあっ
ては、C-H 結合より水素を分解し、さらに周波数源が0.
1 〜50MH２例えば13.56MH2の周波数にあってはC-C 結
合、C＝C結合を分解し、-C-C-結合を作り、炭素の不対
結合手同志を互いに衝突させて共有結合させ、安定なダ
イヤモンド構造を局部的に有した構造とさせ得る。
ては、C-H 結合より水素を分解し、さらに周波数源が0.
1 〜50MH２例えば13.56MH2の周波数にあってはC-C 結
合、C＝C結合を分解し、-C-C-結合を作り、炭素の不対
結合手同志を互いに衝突させて共有結合させ、安定なダ
イヤモンド構造を局部的に有した構造とさせ得る。
直流バイアスは-200〜600V( 実質的には-400〜+400V)を
加える。なぜなら、直流バイアスが零のときは自己バイ
アスが-200V(第２の電極を接地レベルとして)を有して
いるためである。
加える。なぜなら、直流バイアスが零のときは自己バイ
アスが-200V(第２の電極を接地レベルとして)を有して
いるためである。
反応性気体は、水素で一部を希釈した。例えばメタン：
水素＝１：１とした。第１の電極は冷却手段を有してお
り、被形成面上の温度を 250〜-100℃に保持させた。
水素＝１：１とした。第１の電極は冷却手段を有してお
り、被形成面上の温度を 250〜-100℃に保持させた。
第６図及び第７図は、上述の装置で作製した炭素被膜の
ビッカース硬度及び比抵抗の被膜作製時に加えた高周波
エネルギーに対する関係を示した。
ビッカース硬度及び比抵抗の被膜作製時に加えた高周波
エネルギーに対する関係を示した。
第６図は高周波印加電極（カソード電極）側で形成させ
た被膜であり、大きな高周波エネルギーを加えて作製し
た被膜ほどビッカース硬度の大きいものが得られた。ま
た第７図は接地電極（アノード電極）側で形成させた被
膜であり、大きな高周波エネルギーを加えて作製した被
膜ほどビッカース硬度の小さいものが得られた。この第
６図及び第７図よりカソード電極側では比抵抗の大きな
被膜がまた、アノード電極側では比抵抗の小さな被膜が
できることがわかる。この被膜の作製条件は圧力0.15to
rr、メタンの流量100SCCM 、基板温度を室温、成膜時間
180分で行った。
た被膜であり、大きな高周波エネルギーを加えて作製し
た被膜ほどビッカース硬度の大きいものが得られた。ま
た第７図は接地電極（アノード電極）側で形成させた被
膜であり、大きな高周波エネルギーを加えて作製した被
膜ほどビッカース硬度の小さいものが得られた。この第
６図及び第７図よりカソード電極側では比抵抗の大きな
被膜がまた、アノード電極側では比抵抗の小さな被膜が
できることがわかる。この被膜の作製条件は圧力0.15to
rr、メタンの流量100SCCM 、基板温度を室温、成膜時間
180分で行った。
以上のような装置により本発明の第１の被膜及び第２の
被膜を積層させることにより本発明の被膜を得た。
被膜を積層させることにより本発明の被膜を得た。
第２の被膜形成後第１の被膜を形成させるとき、あるい
はその逆の場合には切換スイッチ３１及び３２を切換え
ることにより被形成面をカソード電極側よりアノード電
極側にしたり、その逆のものとした。
はその逆の場合には切換スイッチ３１及び３２を切換え
ることにより被形成面をカソード電極側よりアノード電
極側にしたり、その逆のものとした。
〔実施例１〕 本実施例は密着型イメージセンサに本発明の炭素被膜を
適用し第３図に示す構造の炭素膜を形成したものであ
る。
適用し第３図に示す構造の炭素膜を形成したものであ
る。
第８図に示すように透明ガラス基板(33)上に電極及びア
モルファスシリコンを公知のプラズマCVD 法を用いて積
層させエキシマレーザーにより電極及びアモルファスシ
リコンの層を加工することにより光センサー素子(34)を
形成させた後、透光性ポリイミド(35)を公知のスピンナ
ー法で塗布し密着型イメージセンサーを作製した。その
後上記イメージセンサーをカソード電極側に設置して水
素の添加されたメタンを100SCCM の流量で導入し、圧力
を0.03torrに保持し、メタンに対し260Wの高周波エネル
ギーを加えて60分間膜形成を行い、上記ポリイミド層上
に第１の層(36)を0.6 μｍの厚さに形成した。次に切換
スイッチ３１及び３２を切換えて被形成面がアノード電
極側になるようにして第１の層(36)の上に、メタンに対
し300Wの高周波エネルギーを加えて40分間膜形成を行
い、第２の層(37)を0.5 μｍの厚さに形成した。そして
切換スイッチを切換えることにより第２の層(37)上に、
第１の層と同じ条件で第３の層(38)を形成し、第3 図に
示すような被膜とした。
モルファスシリコンを公知のプラズマCVD 法を用いて積
層させエキシマレーザーにより電極及びアモルファスシ
リコンの層を加工することにより光センサー素子(34)を
形成させた後、透光性ポリイミド(35)を公知のスピンナ
ー法で塗布し密着型イメージセンサーを作製した。その
後上記イメージセンサーをカソード電極側に設置して水
素の添加されたメタンを100SCCM の流量で導入し、圧力
を0.03torrに保持し、メタンに対し260Wの高周波エネル
ギーを加えて60分間膜形成を行い、上記ポリイミド層上
に第１の層(36)を0.6 μｍの厚さに形成した。次に切換
スイッチ３１及び３２を切換えて被形成面がアノード電
極側になるようにして第１の層(36)の上に、メタンに対
し300Wの高周波エネルギーを加えて40分間膜形成を行
い、第２の層(37)を0.5 μｍの厚さに形成した。そして
切換スイッチを切換えることにより第２の層(37)上に、
第１の層と同じ条件で第３の層(38)を形成し、第3 図に
示すような被膜とした。
これら３つの層のビッカース硬度を測定したところ第１
の層及び第３の層は4500Kg/mm2、第２の層は600Kg/mm２
であり、また比抵抗は第１及び第３の層が１×10５Ωc
m、第２の層が１×10-7Ωcmであった。形成された炭素
被膜は被形成面上と表面とにダイヤモンド類似の硬さと
電気絶縁性とを有し、それに挟まれて硬度の低い電気導
電性の大きな膜を有しているため、原稿と摩擦を生じる
面ではダイヤモンド類似の硬さを有する第３の層(38)が
形成されているため原稿面上の凹凸やホチキスの金具等
により上記の層に傷が付くこともなく、また原稿と第３
の層との間に摩擦により静電気が生じても導電性を有す
る第２の層(37)により静電気の蓄積を防ぐことができ
た。また絶縁性の第１の層により光センサー素子への電
気的影響を抑えると共に透光性ポリイミド中の不純物が
第２の層(37)に混入することを防止できた。
の層及び第３の層は4500Kg/mm2、第２の層は600Kg/mm２
であり、また比抵抗は第１及び第３の層が１×10５Ωc
m、第２の層が１×10-7Ωcmであった。形成された炭素
被膜は被形成面上と表面とにダイヤモンド類似の硬さと
電気絶縁性とを有し、それに挟まれて硬度の低い電気導
電性の大きな膜を有しているため、原稿と摩擦を生じる
面ではダイヤモンド類似の硬さを有する第３の層(38)が
形成されているため原稿面上の凹凸やホチキスの金具等
により上記の層に傷が付くこともなく、また原稿と第３
の層との間に摩擦により静電気が生じても導電性を有す
る第２の層(37)により静電気の蓄積を防ぐことができ
た。また絶縁性の第１の層により光センサー素子への電
気的影響を抑えると共に透光性ポリイミド中の不純物が
第２の層(37)に混入することを防止できた。
本実施例では第１の層(36)を設けたが第１の層がなくて
も本発明の目的は達成できる。
も本発明の目的は達成できる。
〔実施例２〕 本実施例は第４図に示す構造の炭素膜を形成したもので
ある。
ある。
実施例１と同様の密着型イメージセンサーをカソード電
極側に設置して水素の添加されたメタンを100SCCM の流
量で導入し、圧力を0.03torrに保持してメタンに対して
300Wの高周波エネルギーを加えた後0.5 〜2.5W/minの減
少率で200Wにまでエネルギーを減らしてビッカース硬度
が5000Kg/mm2から1000Kg/mm2まで連続し、比抵抗が1012
Ωcmから104Ωcmまで連続的に変化している炭素膜を形
成させ0.7 μｍの厚さを有する第１の層とし、その後切
換スイッチ(31)及び(32)を切換えて被形成面をアノード
電極側にした後、高周波エネルギーを0.5 〜2.5W/minの
割合で200Wから300Wに増加及び300Wから200Wに減少させ
ることにより厚さ方向に対してビッカース硬度が1000Kg
/mm2から600Kg/mm２、600Kg/mm２から1000Kg/mm2まで及
び比抵抗が1012Ωcmから10４Ωcmまで連続的に変化した
0.4 μｍの厚さを有する第２の層を形成させた。その後
切換スイッチ(31)及び(32)を切換えて被形成面をカソー
ド電極側にした後200W〜300Wまで0.5 〜2.5W/minの割合
で高周波エネルギーを増加させてビッカース硬度が1000
Kg/mm2から5000Kg/mm2まで連続した、また比抵抗が10４
Ωcmから1012Ωcmまで連続的に変化した0.7 μｍの厚さ
を有する第３の層を形成して第４図に示す構造の炭素膜
を形成した。この炭素膜は実施例１の膜と同様の効果を
持ち、また、第１の層がなくても良いことも同様であっ
た。
極側に設置して水素の添加されたメタンを100SCCM の流
量で導入し、圧力を0.03torrに保持してメタンに対して
300Wの高周波エネルギーを加えた後0.5 〜2.5W/minの減
少率で200Wにまでエネルギーを減らしてビッカース硬度
が5000Kg/mm2から1000Kg/mm2まで連続し、比抵抗が1012
Ωcmから104Ωcmまで連続的に変化している炭素膜を形
成させ0.7 μｍの厚さを有する第１の層とし、その後切
換スイッチ(31)及び(32)を切換えて被形成面をアノード
電極側にした後、高周波エネルギーを0.5 〜2.5W/minの
割合で200Wから300Wに増加及び300Wから200Wに減少させ
ることにより厚さ方向に対してビッカース硬度が1000Kg
/mm2から600Kg/mm２、600Kg/mm２から1000Kg/mm2まで及
び比抵抗が1012Ωcmから10４Ωcmまで連続的に変化した
0.4 μｍの厚さを有する第２の層を形成させた。その後
切換スイッチ(31)及び(32)を切換えて被形成面をカソー
ド電極側にした後200W〜300Wまで0.5 〜2.5W/minの割合
で高周波エネルギーを増加させてビッカース硬度が1000
Kg/mm2から5000Kg/mm2まで連続した、また比抵抗が10４
Ωcmから1012Ωcmまで連続的に変化した0.7 μｍの厚さ
を有する第３の層を形成して第４図に示す構造の炭素膜
を形成した。この炭素膜は実施例１の膜と同様の効果を
持ち、また、第１の層がなくても良いことも同様であっ
た。
〔実施例３〕 本実施例は実施例１における第３の層を硬度及び比抵抗
の異なる複数の層を積層させることにより形成させたも
のである。
の異なる複数の層を積層させることにより形成させたも
のである。
第１の層及び第２の層は実施例１と同様に作製し、その
後被形成面をカソード側にして高周波エネルギーを80W
にして50分、150Wにして50分、300Wにして40分加えて、
比抵抗が５×10４Ωcm、２×10８Ωcm、１×10４Ωcmと
変化した1.7 μｍの厚さを有する第３の層を形成し本発
明の炭素膜を得た。
後被形成面をカソード側にして高周波エネルギーを80W
にして50分、150Wにして50分、300Wにして40分加えて、
比抵抗が５×10４Ωcm、２×10８Ωcm、１×10４Ωcmと
変化した1.7 μｍの厚さを有する第３の層を形成し本発
明の炭素膜を得た。
この得られた炭素膜においても実施例１で得られた炭素
膜と同様の効果があり、また第１の層がなくても良いこ
とは実施例１と同様であった。
膜と同様の効果があり、また第１の層がなくても良いこ
とは実施例１と同様であった。
〔実施例４〕 本実施例は第１の層を硬度及び比抵抗が連続的に減少し
た層とし、第３の層を硬度及び比抵抗の異なる複数の層
を積層させることにより形成させたものである。
た層とし、第３の層を硬度及び比抵抗の異なる複数の層
を積層させることにより形成させたものである。
先ず第１の層を実施例２と同様に作製した後第２の層を
実施例１に従って作製し、第３の層を実施例３により作
製させ本発明の炭素膜とした。
実施例１に従って作製し、第３の層を実施例３により作
製させ本発明の炭素膜とした。
本実施例の炭素膜においても実施例１で得られた炭素膜
と同様の効果があり、また第１の層がなくて良いことは
実施例１と同様であった。
と同様の効果があり、また第１の層がなくて良いことは
実施例１と同様であった。
実施例１〜４においては密着型イメージセンサに本発明
の炭素膜を適用したが、サーマルヘッドの耐摩耗層にも
本発明の実施例を適用することができた。
の炭素膜を適用したが、サーマルヘッドの耐摩耗層にも
本発明の実施例を適用することができた。
本発明の炭素被膜は比抵抗が１×10２〜１×10-6Ω・cm
好ましくは１×10-3〜５×10-5Ω・cmと小さく、かつビ
ッカース硬度が1000Kg/mm2以下好ましくは500 〜700Kg/
mm2の炭素または炭素を主成分とする第１の被膜に導電
性を与えて、第１の被膜に積層させた比抵抗として10７
〜1013Ω・cm好ましくは１×10８〜５×1011Ω・cmの大
きさを持つ第２の被膜に生じた静電気を第２の被膜表面
に蓄積させないようにすると共に第２の被膜にはビッカ
ース硬度が2000Kg/mm2以上好ましくは3000Kg/mm2〜5000
Kg/mm2理想的には6500Kg/mm2というダイヤモンドに類似
の硬さを持たせた炭素または炭素中に水素ハロゲン元素
が25原子％以下またはIII価またはＶ価の不純物が５原
子％以下、また窒素がＮ／Ｃ≦0.05の濃度に添加された
炭素を主成分とする被膜により耐摩耗性を与えたもので
あるため、密着型イメージ・センサーに見られるような
摩擦により摩耗を生じる部分及び摩擦により静電気が生
じるような部分に対して好適な耐摩耗性及び導電性を有
した材料である。
好ましくは１×10-3〜５×10-5Ω・cmと小さく、かつビ
ッカース硬度が1000Kg/mm2以下好ましくは500 〜700Kg/
mm2の炭素または炭素を主成分とする第１の被膜に導電
性を与えて、第１の被膜に積層させた比抵抗として10７
〜1013Ω・cm好ましくは１×10８〜５×1011Ω・cmの大
きさを持つ第２の被膜に生じた静電気を第２の被膜表面
に蓄積させないようにすると共に第２の被膜にはビッカ
ース硬度が2000Kg/mm2以上好ましくは3000Kg/mm2〜5000
Kg/mm2理想的には6500Kg/mm2というダイヤモンドに類似
の硬さを持たせた炭素または炭素中に水素ハロゲン元素
が25原子％以下またはIII価またはＶ価の不純物が５原
子％以下、また窒素がＮ／Ｃ≦0.05の濃度に添加された
炭素を主成分とする被膜により耐摩耗性を与えたもので
あるため、密着型イメージ・センサーに見られるような
摩擦により摩耗を生じる部分及び摩擦により静電気が生
じるような部分に対して好適な耐摩耗性及び導電性を有
した材料である。
このため本発明は電気部品及び機械部品等の上記のよう
な摩擦及び静電気が生じる部分に広く応用することがで
きるものである。
な摩擦及び静電気が生じる部分に広く応用することがで
きるものである。
第１図は本発明の複合炭素被膜の断面を示す図。 第２図は本発明の複合炭素被膜を構成する被膜の膜厚と
硬度との関係を示す図。 第３図及び第４図は本発明の複合炭素被膜の膜厚に対す
る硬度及び比抵抗との関係を示す図。 第５図は本発明に使用する装置の概要を示す図。 第６図はカソード電極側で形成させた炭素被膜の高周波
エネルギーに対するビッカース硬度と比抵抗との関係を
示す図。 第７図はアノード電極側で形成させた炭素被膜の高周波
エネルギーに対するビッカース硬度と比抵抗との関係を
示す図。 第８図は密着型イメージ・センサーに本発明の複合炭素
被膜を適用した図。 第９図は従来の密着型イメージ・センサを示す図。 １１……ドーピング系 １６……バルブ １７……流量計 １８……反応系 １９……ノズル ２０……マイクロ波エネルギー ２１……第１の電極 ２２……第２の電極 ２３……高周波電源 ２４……マッチングトチンス ２５……直流バイアス電源 ２６……排気系 ２７……圧力調整バルブ ２８……ターボ分子ポンプ ２９……ロータリーポンプ ３０……反応空間 ３１、３２……切換スイッチ
硬度との関係を示す図。 第３図及び第４図は本発明の複合炭素被膜の膜厚に対す
る硬度及び比抵抗との関係を示す図。 第５図は本発明に使用する装置の概要を示す図。 第６図はカソード電極側で形成させた炭素被膜の高周波
エネルギーに対するビッカース硬度と比抵抗との関係を
示す図。 第７図はアノード電極側で形成させた炭素被膜の高周波
エネルギーに対するビッカース硬度と比抵抗との関係を
示す図。 第８図は密着型イメージ・センサーに本発明の複合炭素
被膜を適用した図。 第９図は従来の密着型イメージ・センサを示す図。 １１……ドーピング系 １６……バルブ １７……流量計 １８……反応系 １９……ノズル ２０……マイクロ波エネルギー ２１……第１の電極 ２２……第２の電極 ２３……高周波電源 ２４……マッチングトチンス ２５……直流バイアス電源 ２６……排気系 ２７……圧力調整バルブ ２８……ターボ分子ポンプ ２９……ロータリーポンプ ３０……反応空間 ３１、３２……切換スイッチ
Claims (3)
- 【請求項１】ビッカース硬度が1000Kg/mm2以下を有し、
比抵抗が10２〜10-6Ω・cmである炭素または炭素を主成
分とする第１の被膜とビッカース硬度が2000Kg/mm2以上
を有し、比抵抗が10７〜1013Ω・cmである炭素または炭
素を主成分とする第２の被膜とを積層させた構造を有す
ることを特徴とする複合炭素被膜。 - 【請求項２】炭素または炭素を主成分とする被膜におい
て上記被膜中にビッカース硬度が1000Kg/mm2以下かつ比
抵抗が10２〜10-6Ω・cmの部分からビッカース硬度が20
00Kg/mm2以上かつ比抵抗が10７〜1013Ω・cmの部分まで
ビッカース硬度及び比抵抗が連続的に増加している部分
を有することを特徴とする複合炭素被膜。 - 【請求項３】第１の電極と、被形成面を有する基板に接
して設けられた第２の電極との間に直流または高周波エ
ネルギーを加えて発生させたプラズマにより炭化水素化
物気体と、またはこれに加えて添加物気体とを分解反応
せしめて上記被形成面上にビッカース硬度が1000Kg/mm2
以下を有し、比抵抗が10２〜10-6Ω・cmである炭素また
は炭素を主成分とする第１の被膜と、ビッカース硬度が
2000Kg/mm2以上を有し、比抵抗が10７〜1013Ω・cmであ
る炭素または炭素を主成分とする第２の被膜とを積層さ
せる場合、第１の被膜形成が被形成面を接地電極に接し
て設けることにより行われ、第２の被膜形成が被形成面
を高周波印加電極に接して設けることにより行われるこ
とを特徴とする複合炭素被膜形成方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054467A JPH0633459B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 複合炭素被膜およびその作製方法 |
| US07/660,949 US5190824A (en) | 1988-03-07 | 1991-02-26 | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating |
| US08/016,240 US6207281B1 (en) | 1988-03-07 | 1993-02-11 | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US08/847,493 US6224952B1 (en) | 1988-03-07 | 1997-04-25 | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US08/847,494 US5871847A (en) | 1988-03-07 | 1997-04-25 | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US09/064,779 US6265070B1 (en) | 1988-03-07 | 1998-04-23 | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US09/837,335 US6583481B2 (en) | 1988-03-07 | 2001-04-19 | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US10/446,695 US7144629B2 (en) | 1988-03-07 | 2003-05-29 | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054467A JPH0633459B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 複合炭素被膜およびその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01226711A JPH01226711A (ja) | 1989-09-11 |
| JPH0633459B2 true JPH0633459B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=12971474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63054467A Expired - Lifetime JPH0633459B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 複合炭素被膜およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633459B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03199376A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-30 | Shimadzu Corp | 硬質カーボン膜形成方法 |
| US6805941B1 (en) | 1992-11-19 | 2004-10-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Magnetic recording medium |
| US5637373A (en) * | 1992-11-19 | 1997-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Magnetic recording medium |
| US6835523B1 (en) | 1993-05-09 | 2004-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for fabricating coating and method of fabricating the coating |
| US5932302A (en) | 1993-07-20 | 1999-08-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating with ultrasonic vibration a carbon coating |
| EP1067211B1 (en) | 1999-07-08 | 2008-10-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hard coating and coated member |
| AT503288B1 (de) * | 2006-07-26 | 2007-09-15 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum aufbringen eines beschichtungsmaterials sowie beschichtung für eine metallische oberfläche |
| DE102008016864B3 (de) | 2008-04-02 | 2009-10-22 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP63054467A patent/JPH0633459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01226711A (ja) | 1989-09-11 |
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Legal Events
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